玉米蛋白资源高效利用开发抗氧化肽的关键技术研究

【摘要】本论文研究内容隶属于“十二五”国家科技支撑计划课题《食源性功能肽生物制备技术研究（2012BAD33B03）》，是以蛋白质含量为79.4%、粒径为180目的玉米蛋白粉为原料，重点开展了高效水解玉米蛋白粉的关键技术、高活性玉米抗氧化肽（CAPS）的优选、高活性玉米抗氧化肽（CAPS-1）的安全毒理学评价、玉米抗氧化肽（CAPS-1）分离制备高活性因子、基于高压脉冲电场技术（PEF）提高玉米抗氧化肽活性等研究工作，具体研究内容如下：（1）在高效水解玉米蛋白粉的关键技术研究中，以水解度（DH）为衡量指标，借助单因素实验和响应面实验设计等研究方法，对比分析了碱性蛋白酶、中性蛋白酶和木瓜蛋白酶3种蛋白酶对玉米蛋白粉酶解过程中的DH的影响情况。通过对酶解温度T、酶解pH值、酶比底物浓度[E]/[S]的单因素实验对比分析获知，碱性蛋白酶酶解制备玉米蛋白粉酶解物的DH最高。通过响应面实验设计，构建了碱性蛋白酶回归模型为Y=36.85333-1.48375X1-9.94125X2+1.12X3-0.5225X1X2+0.78X1X3-0.31X2X3+0.024583X12-11.8954X22-1.74292X32，式中：X1为酶解温度（℃）；X2为酶解pH值；X3为酶比底物浓度[E]/[S（]%）。其最佳工艺参数为：酶解温度50℃，酶解pH值8.6，酶比底物浓度9.13%，玉米蛋白粉的最大水解度可达40.26±0.23%；在此基础上探讨了辐照剂量（0-138.7kGy）对玉米蛋白粉酶解过程中DH的影响，获知当辐照剂量为65.0kGy时，玉米蛋白粉的DH可达最高值48.23±6.1%，经场发射扫描电镜检测辐照前后玉米蛋白粉表面形态变化，获知较未辐照玉米蛋白粉相比，辐照剂量为65.0kGy的玉米蛋白粉表面的凹凸程度增加，完整性下降。（2）在高活性玉米抗氧化肽（CAPS）的优选的研究中，以最佳酶解工艺所获得的玉米蛋白酶解物为原料，以经超滤技术制备获得的CAPS-1，CAPS-2，CAPS-3，CAPS-4和CAPS-5五种不同分子量范围的超滤液为研究对象，借助于体外抗氧化评价指标（DPPH清除率）和体内抗氧化动物实验指标（受试小鼠血清中的GSH-Px活力、CAT活力和MDA含量），优选出抗氧化活性最高的超滤液组分。研究发现：体外抗氧化评价结果表明CAPS-1的DPPH清除率可达最高值84.75±4.19%。体内抗氧化动物实验结果表明：与空白组相比，CAPS-1-中剂量（CAPS-1-MD）组的GSH-Px活力显著增加（P<0.05），可达最高值114.09±5.4U/mL；CAPS-1-MD组的CAT活力显著增加（P<0.05），可达最高值14.18±0.58U/mL；CAPS-1-MD组的MDA含量显著降低（P<0.05），降至15.35±3.09U/mL。（3）在高活性玉米抗氧化肽（CAPS-1）的安全毒理学评价研究中，是以超滤分离获得的CAPS-1为实验原料，选取受试小鼠的精子畸形率、骨髓微核率、NK细胞活性、脏器系数（心脏系数、肺系数、肾脏系数、肝脏系数和胸腺系数）、体重均值为衡量指标，研究结果表明：与空白组相比，CAPS-1对受试小鼠的精子畸形率、骨髓微核率、脏器系数（心脏系数、肺系数、肾脏系数、肝脏系数、胸腺系数）和体重均值的影响均不显著（P>0.05）；CAPS-1可以使受试小鼠的NK细胞活性显著提高（P<0.05），最高可达205.1±19.48%，较空白组提高44.09%。（4）在玉米抗氧化肽（CAPS-1）分离制备高活性因子的研究中，以CAPS-1为实验原料，以DPPH清除率为衡量指标，利用SephadexG-25凝胶色谱分离技术为分离纯化方法，当SephadexG-25凝胶色谱分离装置的层析柱径高比为1.6:100、上样浓度为50mg/mL、洗脱流速为60mL/h时，分离获得CAPS-1-Ⅰ、CAPS-1-Ⅱ、CAPS-1-Ⅲ和CAPS-1-Ⅳ4个组分，研究发现CAPS-1-Ⅲ的DPPH清除率可达最高值84.51±1.3%；将CAPS-1-Ⅲ进行氨基酸成分分析获知，与CAPS-1相比，CAPS-1-Ⅲ中Glu和Leu的含量显著增加，分别由1.581%增至3.237%，由1.801%增至2.689%，疏水性氨基酸比例降低，降低率为13.3%。（5）在基于高压脉冲电场技术（PEF）提高玉米抗氧化肽活性的研究中，以CAPS-2和蛋清抗氧化肽（EWAPS）为实验原料，以DPPH清除率为衡量指标，借助单因素和响应面实验设计方法，构建了PEF技术提高CAPS-2抗氧化活性的工程化回归模型为Y=-152.29-4.57X1+7.93X2+0.18X3+0.01X1X2-0.002X1X3-0.002X2X3+0.53X12-0.13X22-0.00003X32，式中X1为料液浓度（mg/mL）、X2为电场强度（kV/cm）、X3为电场频率（Hz）；最佳技术参数为：料液浓度6mg/mL、电场强度11.11kV/cm、电场频率2333.57Hz，此条件下PEF处理的CAPS-2的DPPH清除率可达到86.88±0.41%，较处理前提高了21.3%。
【作者】王可；
【导师】林松毅；
【作者基本信息】吉林大学，食品科学，2014，硕士
【关键词】玉米蛋白粉；玉米抗氧化肽；电子束辐照技术；高压脉冲电场技术；

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